汽車驅動車橋的實驗室試驗

汽車驅動車橋的某些試驗只有在實驗室的控制條件下才能滿意地進行。絞驗指出， 下列試驗對車橋設計和解決保養(yǎng)問題可有較大的幫助：（a )變形試驗（包括齒面接觸&點 檢査）；（b)潤滑試驗；（c)耐久試驗（疲勞和磨損）。文中簡要介紹了每項試驗的設備。可 供有關方面的同志參考。
油流試驗
在驅動車橋的結構中，幾乎都是依靠橋中央部分土傳動齒輪的運轉使油循環(huán)向其他齒輪和 軸承潤滑。但這還不夠，因為這些零件只是部分地浸在靜止的油平面下。在工作轉速時，汕 往往向撟殼內流散；而當汽車傾斜時，撟殼內某些部分的汕位就降低了。
.油流試驗的目的是覌察幷測量對橋売中央部分需要潤滑的各零件的汕的循環(huán)情況，用變 更試驗的方法來確定如何去改進油的循環(huán)。
試驗的布置，只需將驅動車橋連接到可變轉速的驅動裝置，并改變油流，使能從外部進行 測量。圖1是傳統(tǒng)的懸臂式小齒輪的正常試驗方法。暫時阻塞小齒輪前軸承和大齒輪腔之間 的回油槽，代以連接油泵的油槽，使油流回大齒輪腔內。將某一短時期內的油收集在量器
—64 — 
內，就能準確測定油流率。
在小齒輪工作速度范圍內，對每 種速度，以兩種溫度和小齒輪中心綫 處在不同狀況時作反復試驗。小齒輪后面的空間不足，往往妨 礙將同樣的方法應用于小齒輪后軸 承，但如前軸承潤滑適當而不阻止后 軸承的油，則試驗就可以滿意地完 成。
圖2表示載重車橋的小齒輪軸承 油流試驗的結果。車撟起初當油還冷 的時候而速度低于1000轉/分，則無 油流通過小齒輪前軸承。當油轉熱 時，情況稍稍有點改進。
檢査車橋撟売之后，認為將小齒輪軸 承上面的油槽更改一下設計就會更有效地將大齒輪甩出來的油聚存起來。 圖1小齒輪軸承油流試驗裝置 :
因此，用熱固性樹脂瑱料將鑄件集油槽的進口形狀作了修改。 \圖2中所示的第二個結果，表明經簡單 \的改變后，在所有工況下油流都得到了改進，因此生產的鑄件也就更改了設計。 ,
有些設計中想要用一個滿意的方法來測」 量油流可能有問題。但是，潤滑的效果完全 可以從測量油位來估計，或者就用肉眼覌察 >
有關軸承和齒輪附近的油流來評定。 ：
變形試驗
變形試驗的主要目的是檢驗在增加扭矩 負荷情況下齒輪輪齒接觸斑點的形成過程， 1
并確定車橋橋殼、軸承和齒輪本身的變形輪齒接 觸的影響。 ：
由于某些實際原因，試驗通常在很低的 1,
速度運轉（小齒輪約10轉/分)，所以即使在 最大的扭矩負荷時，傳遞的能量可由簡單的 ，
摩擦制動器完全吸收而不發(fā)生過熱現(xiàn)象。 ：：
圖3表示獨立懸掛的小客車驅動橋變形 、
試驗的典型裝置。這里采用盤式車橋制動器，并由杠桿加載的液力裝置加壓測量機構。力臂加載 ：：
時，制動扭矩的反作用力用校正的試驗環(huán)來測量。兩制動器之間的扭矩分布被校正得很平 衡，以防止運轉時的差速。 ；
圖4是貫通式驅動的載重車橋中撟變形試驗的裝置。所示的附加摩擦制動器用來模擬后橋 的扭矩負荷。 \
—65 —
試驗機的其他裝置可用來模擬 牽引力和除了所傳遞的扭矩以外的 車輛負荷。這種裝置的實例之一示 于圖5,表明整體式后橋的試驗。 這里，輸出軸凸緣由外部的平衡架 軸承支承，而附加的指示器則用以 測量在負荷下車橋軸承的不同心 度。
齒輪輪齒的接觸檢查必須從干 的輪齒上得到，齒輪的潤滑全靠示 印劑。當總成還是干淨而且限定軸 承上只有少量積油時，用示印劑作 潤滑是方便的。在變形試驗時間延長較久時可向總成加兒滴尚輪油作 為潤滑。
仔細注意輪尚的接觸是很有價 値的，因為它比接著進行的變形測 量更能暴露問題。
當扭矩負荷達到所選取的高度 時，通過位K合適的孔將少量示印 劑擦在旋轉的齒輪輪齒上。試驗機 經兒個周轉后即停下，然后小心地 將接觸斑點圖形印到透明而有膠性 的狹長卷帶上，這樣取得的帶以后 可裱在相應齒面上幷可捫攝下來。 圖6表示在螺旋傘齒輪的抿繭車橋上試驗取得的一組典型的齒輪輪齒 接觸斑點。
在負荷下檢驗接觸斑點時應使 輪齒均勻而逐漸擴展地使所有可以 利用的輪齒面積都能接觸，在此過 程中應不出稅局部的高壓集中。若能達到此目的，齒輪及其支 承的變形問題就成為次要的了。
圖7所示是應該避免的壓力集 中的一種接觸型式。這個特殊例子 是由于不適當?shù)男↓X輪齒頂凸起所 引起的。在其他情況下，壓力集中 可能是在負荷下齒輪位移過度或是 齒廓齒形不齊整所造成的。
—66 — 
這種壓力集中可能是由于磨損引起 的，將在“磨損試驗” 一節(jié)中加以討
論。
檢驗齒輪輪齒接觸后，將指示器座 架安置在橋殼合適的位置，以取得指示 器的全部讀數(shù)。將此變形讀數(shù)與其他車橋的試驗結果作比較，有助于在所有的車橋上選用標準的基準位置，使得絕對 變形的測量可作相互比較，同樣，相互 之間由變形而引起的齒輪位移也可作比 較。此外，只要指示器的式樣不受過度 側向移動的影響，幷且指示器座不受橋 殼變形而歪扭，則指示器座不論安置在 哪里都可以。
傳統(tǒng)的單級減速準雙曲綫或傘齒輪 驅動，通常是將指示器夾緊在主減速器 殼上。有時，在較復雜的結構中，需要 用好幾個指示器座架，例如大客車用的 降低式橋，它的三組齒輪占有較大的空 間位置。
偶爾，某些指示器必須插進橋 殼上的孔而深入總成內部。在這種 情況下，常常將指示器的齒條觸頭 接長若干吋。這種簡單的辦法對于 指示器的觸頭面上沒有側向移動是 可以的，否則會由于高磨擦力影響 齒條支承而使指示器有卡死的可 能。所以建議在轉動零件的所有位 置上應使用專用的寬間隔齒條支承 的長管指示器，以達到所需的可及 度。圖8所示為二種不同形式的指 示器。
指示器所放的位置是要從齒輪 測得其綫性位移和角位移，幷在選 定的各個位置上測量軸承和橋殼的變形。通常在單級減速的準雙曲綫或螺旋傘齒輪驅動裝置 至少要用24個指示器，對于雙級減速驅動裝置可能要用3倍以上的指示器數(shù)。
所用的最大扭矩負荷通常等于發(fā)動機最大扭矩乘以變速器頭檔速比。為要確定這一最大 負荷的大小對于輪齒接觸和變形的影響，二者試驗可從負荷為零開始，每次增加25%，一直 到100%。
車橋的負荷循環(huán)按車輛前進和倒退的方向進行，后者模擬當在前進的變速器上施加制動
—67 — 
負荷時呈現(xiàn)的受力情況。
圖9是典型的負荷循環(huán)。選擇 特殊的負荷序列，首先是滿足以前 所指的輪齒檢驗的要求；還要覌察 負荷方向相反時總成內嚙合表面之 間發(fā)生的任何“停住”或滑動現(xiàn) 象。
分析變形的讀數(shù)可確定齒輪在 總成的三個主要平面內的嚙合位置 的相對的直綫位移和傾斜位移。然 后將所得數(shù)據(jù)加在放大比例的變形 曲綫布置圖上。這樣，例如由于輪 齒端部負荷引起的問題可以追縱到 一個齒輪支承軸的過度彎曲的原因。
車橋變形試驗結果的判斷在很大程度上 借助于過去相似型式和尺寸的其他車橋的試 驗結果。利用數(shù)據(jù)貯存計算機程序依次簡 化，從此可以依據(jù)齒輪尺寸、減速比、扭矩 范圍和橋殼型式（如琵琶式或支腿式）來規(guī) 定被試驗的車橋，從而復現(xiàn)預期的變形。
磨損試驗
軸承和齒輪的磨損是引起噪音的因素之 一。為指出特殊車橋設計的磨損原因，有時 進行專門的磨損試驗是必要的。
因為軸承和齒輪得到共同的潤滑劑，所 以磨損試驗應該在同時包括齒輪和軸承的完 整的總成上進行。當然，這可以在車輛的全面道路試驗時完成。然而，在實驗室內適當?shù)能?橋磨損試驗機上運轉往往更快更方便。而且，實驗室的試驗條件可以更好地加以控制，使重復試驗的一致性更大。
圖10是適于進行小客車車橋磨損 試驗的設備。這臺設備有一75馬力的 直流電動機和二臺配合功_率的吸收 器，所有支架可進行扭矩反應測量。
在同一實驗室內•還有一臺750馬 力的設備作諸如大客車、載重車和自 卸車等負荷較大的驅動橋的磨損試 驗。根據(jù)多年來這二臺設備的使用經 驗，磨損試驗的技術已有發(fā)展，用重 量損失和尺寸變化來作為齒輪和軸承的磨耗依據(jù)。就齒輪來說，可從測量齒廓齒形得到尺寸的變化，對軸承則測量它的寬度變典型地，應在扭矩負荷相當于150%的發(fā)動機最大扭矩下，進行相當于車輛向前行駛 1000哩（1600公里）和倒行100哩（160公里.)的小客車車橋磨損試驗。當小齒輪轉速為 900轉/分時，試驗時問約需70小時c,
少最的全面道路試驗証實，以上的實驗室試驗結呆，相當于正常的車輛行駛約2000? 3000哩（3200?4800公里）時的同樣的磨擬顯。
在加速試驗的條件下，必須用噴水冷卻車橋3試驗的油溫范圍通常為90?10(TC。
齒輪本身常常由于磨料進入油液中而造成過度的磨損。
參考已經發(fā)現(xiàn)的事實，輪齒接觸面上局部的高接觸壓力是車橋磨損的一個原因。顯然， 從這樣的面上落下的硬的齒輪磨損碎片連續(xù)在油內循環(huán)，使齒輪和軸承的磨損加劇。
表1是小客車橋在測功計上二次連續(xù)試驗的結果。第一次試驗，用新的齒輪、軸承和 油，依據(jù)稱重和測量所得的軸承磨損量同第二次用同一齒輪付和新軸承與新加的油試驗所得 的結果相比，約為后者的4倍。從這二次試驗結果可以推斷，在第一次試驗中齒輪磨合時有
表1用新、舊齒輪作驅動橋磨損試驗的結果
注：在每次試驗中都是用的新軸承和新加的油。
齒輪的磨損顆粒進入油液中。輪齒表面因此在第一次試驗中有了改進，所以在第二次試驗中 磨祖小，而且碎片也少。這可由表1所列的齒輪重量損失結果和圖11所示在每次試驗前后的
齒廓齒形來証實。
以上幷不是個別的例子。從許多不同廠牌和型式的車橋試驗得到了類似的結果。此外， 在硏究某些車橋結構的磨損時，已有可能用增加油封和為小齒輪軸承準備單獨的油槽來使小 齒輪軸承同大齒輪所用的油隔開。
表2所列是上述試驗的簡要結果。在第一次試驗中，小齒輪軸承由大齒輪提供正常的油 流。在第二次試驗中，小齒輪軸承則有自己的潤滑系。前者小齒輪軸承的磨損量為后者的5 倍。但在二次試驗中同時都受大歯輪油潤滑的差速器軸承，其磨損量實際上相同。二次試驗 中都用了新的齒輪、軸承和新加的油。
表2 確定小齒輪軸承與大齒輪油流隔開影響的車橋磨損試驗
小齒輪軸承潤滑系 總的軸承 寬度磨損 （;ii米）
小 齒 輪 軸 承 .益違器 軸 'K
從大齒輪來的正常油流 0.0T9 0.030
同大齒輪腔隔離的小齒輪軸承 0.015 0.028
在“變形試驗”一節(jié)中討論輪齒接觸時提到，在輪齒接觸時所不希望有的高壓力還可能 是由于齒輪位移過度或不正確的齒廓形狀引起的。這二個缺點，與車橋磨損試驗中齒輪和軸 承的過度磨損有關。
除了油液中由齒輪磨損碎片的直接汚染外，齒輪的磨損問題還有從齒輪的粗加工、精加 工和檢驗所帶來的外來的磨粒侵入油液的因素。同樣，齒輪硬度不足、硏磨劑和甚至在裝配 綫檢查齒輪用的示印劑都會有所影響。
現(xiàn)在作磨損試驗，已采用潤滑油內加入少量不同型式的示印劑。表3指出，在選用示印 劑時，除其示印效能外還應考慮其磨蝕性能。發(fā)現(xiàn)兩種二氧化鈦示印劑具有顯著不同的磨損 率，但這兩種示印劑的磨蝕性能都比其他普通用的示印劑大。
表3 從含有不同齒輪示印劑的潤滑油取得的軸承磨損試驗結果
潤 沿 剎 '1、扔輪屯in:損失，拉!汸 凈油液中亟s損失的比
潔凈齒輪汕 1.0
齒輪油+ 3涔的含有黃色氧化鐵顏料的齒輪示印劑 1.3
齒輪油+ 2艿的含有紅色氧化鉛顏料的齒輪示印劑 2.2
齒輪油+ 2涔的含有白色氧化鈦顏抖（銳鈦礦）的抝輪不印劑 3.3
齒輪油+3艿的含有白色氧化鈦顏料（僉紅石）的出輪示印劑 40.5
疲勞試驗
車橋的疲勞試驗，可采用和磨損試驗一樣的設備，但采用不同的試驗條件來進行，目的 是明確總成的哪個部分限制了它的疲勞壽命。
如一輛汽車的壽命為100,000?300,000哩（160,000?480, 000公里），其平均車速為 30哩/小時（48公里/小時），相當于連續(xù)行駛5?15個月，則希望在較正常使用更加苛刻的條 件下進行加速疲勞程度的試驗。然而，合理加速疲勞試驗的程度受有關零件(如軸承和齒輪) 超負荷疲勞特性的限制。
—70 —
目前應用的“四方（four-square)”車橋試驗機所施加的負荷比實際使用的負荷超過很 多，以致差速器軸承的疲勞壽命由于過度的不對直而驟然下降。
通常，車橋的壽命試驗是在發(fā)動機扭矩乘以變速器頭檔速比而達到100%的負荷時進行 的。經驗指出，在這些條件下，試驗可以壓縮在合理的時間內加速進行而不過分地使總成變 形或結果不正確。許多不同廠牌的車橋疲勞試驗在70?100%最大頭檔扭矩時進行，出現(xiàn)了
多種損壞的原因。某些結構的總成壽 命因軸承損壞而告終。軸承壽命通常 與從制造廠產品目錄中的額定値計算 出來的是一致的。有些車橋試驗常因 輪齒斷裂或差速器殼損壞而終止。
由于后輪軸承的發(fā)展，已有采用 其他形式的車橋疲勞試驗機。圖12是 一組正在進行整體式后橋疲勞試驗的 設備。車橋由車輪在其中滾動的偏置 轉鼓施加不變的垂直負荷和周期側向 負荷。該裝置按自動控制的循環(huán)運轉，大致地模擬猛烈向左、右彎曲新產生譯自英國機械工程師學會汽車部 1970年4月13?1T日傳動系工程會議第5組資料第44號電動燃料泵不久前西德皮爾堡汽車航空儀表公司硏制 成一種供汽車發(fā)動機使用的新型電動燃料泵， 結構示于右圖。該泵用12伏電瓶為能源，當功 率消耗為12瓦時，可供給最大到250馬力發(fā) 動機所需的燃料，最大栗油量130升/時，泵油 壓力0.6公斤/厘米2,輸油高度0.5米。微型電 動機通過永磁離合器驅動旋翼泵油腔，幷裝有 流量調節(jié)閥。整個裝置是完全密封的，具有良 好的防塵防水效能，結構總重只有〇.65公斤， 在使用中不需要任何維修和保養(yǎng)，運轉時沒有 噪音。